Archive for ‘松鼠写文(科普)’

June 7, 2011

性生活与前列腺癌:相关仍待检验,因果更有争议

by serenq

为松鼠会写的最新一篇文章,哎,总是记不住来自己blog跟新。我要多谢方老师和果壳,如果不是他们掐架,估计这两天我从纽约回来就剔着牙看锋芝婚变的八卦了,哪儿会泡了整整两天pubmed从无到有学习前列腺癌啊。这个劲头不比我写篇literature review差啊

存档存档,撒花撒花!

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写在前面的话
这篇文章,确实是因为最近果壳网和方舟子争论射精和前列腺癌的关系而写的。但是,本文的作者无意参加任何口水战,也无意评定任何一方的对错得失。这篇文的目的,只是想综合地介绍一下在流行病学这个领域,目前学界对男性性生活(包括射精、性病、和雄性激素水平)与前列腺癌风险有哪些研究成果,又持有什么样的态度。因为近乎综述,文章较长。如果你没有耐心看完,可以只看摘要。如果你对方、果之战里那两篇有关射精和前列腺癌的文章特别有兴趣,可以重点看文章倒数第二部分[b]“射精次数愈多,前列腺风险越低?”[/b]其中有一些分析和阐述。

摘要
男性性生活和前列腺癌的风险,是流行病学界一个研究热点。从上世纪六七十年代起,就有人提出猜想:性生活频繁度过高的男性得前列腺癌的风险也大。然而迄今为止,这一关系并未得到证实。之所以学者们会提出这一猜想,并非因为他们相信性生活本身会导致前列腺癌,而是因为他们猜测感染性病和雄性激素水平高这两个与性生活紧密相关的因素,很可能同时也是前列腺癌的风险因素之二。然而,关于性病和雄性激素水平与前列腺癌风险的研究,依然没有得出确切的结果。近年来,澳大利亚的美国的科学家却又分别得出了与原始猜想完全相反的研究结果:他们发现平均每月射精次数高的的男性得前列腺癌的风险不升反降。然而,由于研究结果的复杂性与尚未有大量其他研究支持这一论断,要得出射精频率高降低前列腺癌风险的结论,实在是为时过早。总之,男性性生活与前列腺癌是否有关,依然是一个争论不休,没有结果的话题。

正文
性生活与前列腺癌:关系扑朔迷离
前列腺癌是最常见的癌症之一,根据世界卫生组织的数据,每年有近百万人被诊断为前列腺癌患者,是男性中第二常见的癌症。虽然前列腺癌的高发区主要在西方发达国家,但是近些年来,在包括中国在内的发展中国家和地区前列腺癌的发病率也有逐年上升之势。为了弄清它的发病因素与风险因子,科学家们进行了大量的研究。可是,前列腺癌的病因也像大多数癌症一样复杂多样,涵盖了先天的遗传因素与后天环境因素,难以厘清。在美国国家癌症研究中心的官方网页上,一共列出了十一条“可能的”风险因素,除去年龄、家庭史等少数项目以外,其他诸如饮食、锻炼、吸烟、肥胖之类的风险因素无不被标上“尚需进一步研究”的标签。

在所有可能的风险因素中,有一项受到了科学家们的长期关注:男性性行为。对于一种发生在生殖器官上的癌症,科学家们性生活上入手进行研究,显然是合情合理。早在上世纪六十年代,就有人提出假说:不同种族中前列腺癌发病率的不同,也许与不同文化里男性性行为不同有关。从七十年代开始,不少流行病学家在人群中进行调研,他们中的一些人,似乎确实发现了蛛丝马迹:在填写调查问卷的时候,与未得前列腺癌的人相比,患上前列腺癌的病人更经常回答自己有更多性伴侣、或者性生活更为频繁、或者曾有性病史。这一结果,首先由加拿大的一项小型调查报道出来,数年后,在美国加州进行一项研究也发现了相似的现象。

那么,是否性生活频繁就一定与前列腺癌风险增加相关呢?不!根据两三篇、甚至六七篇文章就要做出这样的结论,显然为时过早。正如后来许多流行病学者在综述文章中指出的那样,这些早期研究有着致命的方法局限:首先是取样数量太小,其次它们几乎全部是回顾式研究(retrospective study),要求研究对象回忆在过去的某个阶段性生活的情况,导致所得结果不太可靠,最后许多研究都没有把其他相关因素考虑进去。果然,在后期研究中,五花八门的调查结果相继出现,一些研究能够证实早期发现,有的却不能。

面对这些充满争议的文章,研究者们祭起了法宝:整合分析(或综合分析,meta-analysis)。这是一种非常有用的研究方法,它利用特殊的统计手段,把各个不同的研究结果综合在一起加以分析,其结果往往比单独一篇或数篇文章的结果更为可靠。2002年,美国爱荷华大学的学者Leslie Dennis和Deborah Dawson在《流行病学》(Epidemiology)杂志上发表了整合分析的研究结果。他们的分析显示,性伴侣数量与前列腺癌无关,性生活频率高也许和前列腺癌风险有一点关系,但是由于过去的研究差异太大,从而无法得出清晰结论。其他类似的整合分析或系统综述(systematic review,另一种综合不同研究结果的分析行文方法)也得出了相似的结论:性生活频率、性伴侣数量、第一次性生活的年龄、婚外性伴侣个数等性生活“指标”与前列腺癌风险没有确定性的关系。

然而,有不少学者依然认为性生活与前列腺之间的关系也许并非虚妄,虽然各条线索在互相矛盾的研究中时沉时浮,并不明晰,但也许它们暗示着某些重要的机理,值得进一步研究。

为什么要关心性生活:捕捉真凶
让我们退一步思考这样一个问题:如果研究证明,性生活与前列腺癌真的有关系,这能说明是过多或过少的性生活导致前列腺癌风险升高或降低吗?我们应该鼓励男人少做爱,预防前列腺癌吗?显然不能!因为有许多其他因素与性生活相关,而可能正是这些因素导致前列腺癌。换言之,罪魁祸首很可能并非性生活本身

事实上,从一开始就极少有学者认定是性生活本身导致前列腺癌,他们之所以研究性生活与前列腺癌的关系,其实是因为他们认定了两个可能导致前列腺癌的风险因素:性病与性激素。当然,着眼于性生活来研究这两个嫌犯,也是情理之中:性生活频繁、性伴侣多的人感染性病的风险也大,另一方面激素水平很可能影响性生活的数量。现在性生活与前列腺癌的关系未明,直接研究这两个嫌犯,是否会为我们提供新的线索?

性病耶?
感染某些病原体可能导致癌症并不是一个新鲜的概念。乙肝病毒能导致肝癌,长期感染幽门螺旋杆菌会导致胃癌,这些都是学界认可的事实。与前列腺癌同属生殖系统癌症的宫颈癌,也有一个铁板钉钉的致病因素——人类乳头状瘤病毒(Human papilloma virus, HPV),而且,科学家还据此研究出预防宫颈癌的疫苗。不止一位科学家指出,目前文献里,男性性生活与前列腺癌风险这种模棱两可的关系,和当年研究女性性生活与宫颈癌的早期结果颇有相似之处,也许正暗示着某种如人类乳头状瘤病毒一样的病原体正是前列腺癌的元凶。这样的想法颇有市场,譬如,在2001年《流行病学综述》杂志(Epidemiologic Reviews)上,阿尔伯特爱因斯坦医学院的Howard Strickler和美国国家癌症研究所的Janmes Goedert就共同撰文,认为虽然性生活与前列腺癌的关系不清不楚,传染性病原体在前列腺癌发生发展中的作用却值得科学家们大力研究。

从九十年代以来,确实不时有研究报道性病史与前列腺癌之间的关系。其中比较重要的一项研究,是2000年发表在《英国癌症杂志》(British Journal of Cancer)上的一篇文章。这是一项大型的病例对照研究(Case-control study),包含了两千多名研究对象,而且研究者们还对这些人的血样进行了生化分析,在一定程度上弥补了回顾性研究不客观不准确的缺陷。这项研究发现梅毒和淋病史以及其他一些性病高危因素确实与前列腺癌的风险增高有关。

然而,并不是所有研究都能重复这一发现。近五年来,数篇整合分析与系统综述也分别得出了互相矛盾的结果:有的认为性病是前列腺癌的风险因素,有的却并不支持这一论断。而且,要最终确定感染与前列腺癌的关系,必须发现病原体,可惜,几十年过去,这位想象中的元凶从未露面。迄今为止,人类还没有发现任何一种传染性的病原体像人类乳头状瘤病毒导致宫颈癌、乙肝病毒导致肝癌或幽门螺旋杆菌导致胃癌那样,能确定无疑地导致前列腺癌。

激素耶?
表过性病,再来说激素。激素与癌症的关系,也不是什么陌生的话题。激素本来就掌管机体、组织、和细胞的生长代谢,它们当然也能对某些癌症的生长推波助澜。雌激素水平就被证明与一系列女性生殖系统癌症有关,包括乳腺癌与卵巢癌。事实上,针对前列腺癌的常规治疗方法里,就有激素治疗一条。科学家们发现,雄性激素可以刺激前列腺癌细胞的生长发育,而采用各种医疗手段降低病人体内的雄性激素水平,往往可以抑制癌症的发展。然而,癌症的发生与发展是两个不同的事件,雄性激素是否能在健康人体内刺激前列腺癌的发生,却是一个未解的问题。

比较起性病领域,激素甚至更受关注,研究文章层出不穷,其中不乏大型、长期跟踪的前瞻型研究(prospective study)。然而与性病领域相似的是,关于雄性激素与前列腺癌的关系,学界依然是众说纷纭。譬如,1996年,哈佛医学院的学者们发现,与雄性激素处在最低区间的人相比,那些激素水平在最高区间的人患前列腺癌的风险要高上两倍有余。然而,2005年,约翰霍普金斯大学的一项研究却没有发现前列腺癌与雄性激素或者其受体有任何关系。整合分析的结果也是争议百出:2000年发表在《临床肿瘤学杂志》(Journal of Clinical Oncology)上的一篇文章声称雄性激素水平高与前列腺癌风险增加有很强的联系,然而2008年发表在《国立癌症研究所杂志》(Journal of National Cancer Institute)上的另一篇整合分析文章却显示两者并无关联。

无论是性病还是雄性激素,目前无法被证明是前列腺癌的风险因素。这一领域,疑云重重,真凶依旧在逃。

射精次数愈多,前列腺风险越低?
好像唯恐局势不够扑朔迷离,在男性性生活与前列腺癌风险这一领域,近几年来,又有了全新的发现。而且,与以往不同的是,这一次的焦点,却不折不扣的是性生活本身:2003年澳大利亚的一组科学家在《英国国际泌尿学杂志》上发表了一篇文章,在这项病例对照研究中,作者调查了上千名前列腺癌病人与对照,发现那些在年轻时,尤其是二十来岁左右平均每日射精次数较多(包括性生活、自慰与梦遗等)的男性,患前列腺癌的风险反而更低——比射精次数少的人低上约40%。这一结果与过去流行病学家所持有的性生活频繁者风险也更高的假设全然相反,令人大跌眼镜。

无独有偶,2004年,发表在《美国医学会杂志》(Journal of American Medical Association, JAMA)上的一篇文章也对射精次数与前列腺癌发病的关系进行了探讨,其结果与前者颇有相似之处。而且,这篇文章由于是前瞻性研究,而JAMA又是鼎鼎有名的大牌杂志,立刻引起了不少关注。文章的作者们利用了美国的一项大型健康调查,研究中包含了近三万男性。1992年,他们填写了一张调查表,其中的一项内容分别询问了人生不同年龄段的每月射精次数。在填表时,这些人都没有任何癌症记录,而其后八年里,被诊断为前列腺癌者被悉数记录在案。2000年,这项跟踪告一段落,学者们分析了这些人的射精记录与其后的前列腺癌记录以后发现,对比起每月平均射精4-7次的男性来说,那些射精在21次以上的男性被诊断为前列腺癌的风险要低33%。

然而,这能否说明每月射精次数越多,前列腺风险越低呢? 澳大利亚的学者在文章最后评价说,自己的发现显示如果健康的年轻男性压制自己的性行为,有可能增加前列腺癌风险,然而机理不明。可是,美国的学者似乎更加小心翼翼,譬如,他们在摘要中“结论”部分,只肯声称自己的研究“显示射精频率与前列腺癌风险升高没有关系”,却不提可以降低风险。为什么这些作者如此谨慎?

让我们以JAMA的文章为例,看看应该如何解读一篇流行病学的研究报告。首先,如果将目光放在研究结果上,就会发现文章的结果远不是一个清晰简单的故事。事实上,与每月平均射精4-7次的男性相比,除了射精次数最多的男性以外,射精次数最少的那些男性(每月平均在3次以下)罹患前列腺癌的风险也略有降低。此外,射精次数多并不是降低所有前列腺癌的风险,每月射精次数最多的那些人,被诊断出晚期前列腺癌的风险更大。面对这样复杂的结果,作者们下结论时当然要费一番思量。另外,任何一项研究都有各种方法学上的局限性,JAMA文章的作者在讨论部分针对每种可能的缺陷都进行了详细的讨论,展示出做学问应有的谨慎求实的精神。然而即便在排除了所提到得局限之后,仍然可能有其他可能存在,所以作者再次强调自己的结果只是“主要在白人男性人群中发现射精高频与前列腺癌高发之间没有正关联,或者可能有相反的关联。”( “In summary, our results among predominantly white men suggest that ejaculation frequency is not related to increased risk of prostate cancer.High ejaculation frequency may possibly be associated with a lower risk of total and organ-confined prostate cancer.”)

正因为每篇文章都会有缺陷,学术界下结论才讲究“孤证不立”,也就是仅凭一两篇文章,不下结论。可惜,除了上文提到的这两项研究以外,几乎再也没有任何关于射精和前列腺癌的有影响力的文章出现,当然也就没有任何整合分析或者系统综述。最后,要通过流行病学的观察结果建立因果关系,很重要的一步是要找到合理的生物学机制。虽然JAMA文章的作者在讨论部分提出了两条非常有趣的猜想——射精也许会直接改变前列腺的生理机能(包括前列腺液的成分、前列腺结晶体的形成以及免疫应答机能),或者通过帮助男性释放压力,从而降低癌症风险。但正如作者自己反复强调的那样,在有其他研究提供坚实的事实基础之前,这些充满灵感的点子,只会是猜想。

不管怎么说,这两篇文章,为前列腺癌的风险因素研究领域又提供了重要的数据,指出了新颖的方向。可是,男性性生活与前列腺癌之间的关系,依然没有任何定论,这就是为什么本文最开始所列出的美国国家癌症中心的网页上,并没有把性生活列为前列腺癌的风险因素之一。千千万万的研究者们,还需要在迷雾中继续前进,

那么,我们呢?

学术研究:我该怎么相信你?
如果你有耐心把这篇文章看到最后,也许你会满头雾水,甚至有些气愤地想:这个作者写了这么多,就为了告诉我这事情根本没有答案?抱歉的是,无论你喜欢与否,在流行病学研究的绝大多数阶段,对于绝大多数研究问题,学界的立场都是这样的模棱两可,相比堆积如山的文献,科学家们能够拍着胸脯给出的靠谱建议,真是少得可怜。每一个如今看来仿佛是常识的结论,背后都有无穷的文章报导,都要经过一代又一代的医生、教授、学生、博士后反复提出猜想、收集分析数据、求证或推翻假设,以及在学术界内外,数不清的争执和讨论。而眼下,面对每一个没有结论的问题,作为一个科普文章的作者,所能做的,无非是尽可能全面地向读者展示这个领域的的现状,而非简单地回答非黑即白的是与不是。

如果这让你感到遗憾和茫然,不要紧,上百年来,现代医学和流行病学虽然步履迟缓,但毕竟还是为我们做出了一些有意义的事情。话说回来,正因为我们现在远比祖先们活得更长,才会有这么多人坐在这里,担心那个叫前列腺癌的小东西。

参考资料

网络资源
[url]http://www.cancer.org/cancer/prostatecancer/detailedguide/prostate-cancer-risk-factors[/url]
[url]http://www.wcrf.org/cancer_facts/prostate-cancer-worldwide.php[/url]
[url]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedhealth/PMH0001418/[/url]

参考文献(只包括直接引用了研究结果的文献和重要综述,按出现在文章中的顺序排序)

性生活与前列腺癌:关系扑朔迷离
综述文章:
Dennis LK, Dawson DV. Meta-analysis of measures of sexual activity and prostate cancer. Epidemiology. 2002 Jan;13(1):72-9.
[url]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11805589[/url]

原始研究文章:
Krain LS. Some epidemiologic variables in prostatic carcinoma in California. Prev Med. 1974 Mar;3(1):154-9.
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[url]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5109615[/url]

为什么要关心性生活:捕捉真凶
性病耶
综述文章:

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Sutcliffe S. Sexually transmitted infections and risk of prostate cancer: review of historical and emerging hypotheses. Future Oncol. 2010 Aug;6(8):1289-311.
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原始研究文章:
Dennis LK, Coughlin JA, McKinnon BC et al. Sexually transmitted infections and prostate cancer among men in the U.S. military. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2009 Oct;18(10):2665-71. Epub 2009 Sep 15.
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激素耶
综述文章:
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Hsing AW. Hormones and prostate cancer: what’s next? Epidemiol Rev. 2001;23(1):42-58.
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原始研究文章:
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Platz EA, Leitzmann MF, Rifai N et al. Sex steroid hormones and the androgen receptor gene CAG repeat and subsequent risk of prostate cancer in the prostate-specific antigen era. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2005 May;14(5):1262-9.
[url]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15894683[/url]

射精次数愈多,前列腺风险越低?
原始研究文章:
Giles G, Severi G, English D. Sexual factors and prostate cancer. BJU International  2003 92(3):211–6.
[url]http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1464-410X.2003.04319.x/full[/url]

Leitzmann MF, Platz EA, Stampfer MJ, Willett WC, Giovannucci E. Ejaculation frequency and subsequent risk of prostate cancer. JAMA. 2004 Apr 7;291(13):1578-86.
[url]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15069045[/url]

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March 31, 2011

从黑暗走入光明

by serenq

既然写科普已经成为生活里重要的一部分,从现在开始把自己发表在松鼠会上的科普文章也在blog上更新,以后整理起来会更方便一些。

为此建了个新分类“松鼠写文”。

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http://songshuhui.net/forum/viewthread.php?tid=529553&extra=page%3D2

1959年的元旦,对于52岁的英国鞋匠西德尼•布拉德福(Sydney Bradford)来说,是永生难忘的一天。
西德尼是一位盲人,已在茫茫混沌中度过了50年光阴:10个月大的西德尼在接种天花疫苗之后不久就感染严重的角膜炎,以至于他在整个童年中头上都缠着厚厚 的绷带。除了依稀记得自己曾看到过红色、黑色和白色之外,西德尼的视觉经历几乎是一片空白。而现在,经过角膜移植手术,他即将重见光明。
不难想象西德尼当时雀跃而期盼的心情,但难以想象的是,在这之后他的生活发生了怎样出乎意料而又令人扼腕的变化。之后的半个世纪里,人类对于自己似乎毫不费力就能见到的一切,又会有怎样崭新的认识?
让我们从头说起。

难以承受之光明

美国女作家海伦•凯勒从小失明,她的优美散文《假如给我三天光明》被广为传颂,感动了千千万万的人们。可你是否想过,如果终生活在黑暗中的海伦,真的有一天能睁开眼睛,她是否真的能看到朋友与老师友善的面孔,欣赏精彩的戏剧与大自然的奇景,并且自如地徜徉在纽约的街头?
神经科学的发展已经为我们提供了残酷的回答:不能。
1690年,英国哲学家约翰•洛克(John Locke)发表了朋友爱尔兰哲学家威廉•莫利纽克斯(William Molyneux)的一段书信。在信里,莫利纽克斯提出了一个著名的问题:“假设一个人生而盲目。作为一个成年人,他可以靠触觉分辨同样材质的金属球体与 正方体。如果把球体与正方体同时放在桌上,而此刻突然让他获得视力。请问:在伸手触摸之前,他能否用双眼判别哪个是球体,哪个是方体呢?我即时而谨慎的答 案:不能。”
这是一个极富想象力的巧妙问题,而提问人的答案也引人深思。“莫利纽克斯问题”一经提出,就激发了哲学家、心理学家与神经发育学家的浓烈兴趣。数百年来, 无数的科学家与哲学家们曾思考过幼年经历在神经系统发育——尤其是感觉发育——中的作用。他们中的大多数倾向于认为,感觉的发育依赖于幼年的感官经历,如 果早期经历被剥夺,感觉发育将受到阻滞。
1728年,英国著名医生威廉•切塞尔登(William Cheselden)为此提供了一个强有力的例证。他为一名13岁的阿拉伯男孩进行手术,摘除了从他出生起就存在于双眼内的白内障。可是在手术后不久,切 塞尔登就发现,男孩的视力相当不正常:他无法判断距离。他认为他所见的任何事物都“触碰”到自己的眼睛——正如在黑暗的岁月里,他用手去触碰感知周围的一 切那样。他对光滑和规整的物体感到亲切,却似乎无法判断物体的形状。
在切塞尔登之后,为先天或早期失明的盲人施行复明手术的事件也屡有发生。1932年,马里乌斯•凡•森丹(Marius von Senden)博士搜集了数十个此类案例,编辑了《空间与视力》(Space and Sight)一书。书中人的经历都大同小异——在恢复视力之后,他们都有着各种各样的严重视觉缺陷。其中一位医生这样评价自己病人的经历:“她所经历的, 正是我们每一个人都经历过却又已然遗忘的时光——当我们第一次睁开双眼打量世界的那一刻。她能看,但那些各式各样的明亮色块对于她没有任何意义。”更让人 难过的是,这些病人在手术前往往对光明世界之美有着极高的期待,却在手术后面临着深深的失望,:他们重新获得的视觉不但不能在日常生活中起到辅助作用,反 而成为了混淆与不便的来源,。许多人因此陷入深度抑郁,自杀身亡的惨剧也屡屡发生。
然而,这些凸显出早期经历的重要性的案例往往相当简略的记载却相当简略。由于病人复明后,没有接受正式全面的视觉测验,记载仅限于医生的主观描述,在许多 关键问题上语焉不详。进入20世纪之后,角膜移植手术日渐常见,捐献角膜的人也渐渐增加,许多失明的儿童在幼年就接受了成功的手术。等到成人之后才获得光 明的案例也越来越稀少了。虽然一些动物实验也证明了经历在视觉中的重要性,但谈到经历究竟在人类视觉发育中扮演怎样的角色,仍然是猜测推论的成分居多,坚 实的证据不足。

可视,不可知
让我们回到西德尼手术之后的1959年。新年后不久,剑桥大学实验心理学系的教师理查德•格雷戈里(Richard Gregory)就从自己的助研吉恩•华莱士(Jean Wallace)那里听说:,一家当地日报报道,一个半生失明的人在手术后恢复了视力。两位年轻的科学家立刻感到,这是一个不可多得的研究良机。在与实行 手术的希尔滕斯坦(A. Hirtenstein)医生联系之后,他们立刻丢下手头的工作,找来所有他们认为会有用的视力测验工具,驱车前往医院,与西德尼会面,并进行了全面的视 觉检查与询问。
与他们的预想一致,西德尼的视力确实有许多独特的缺陷,。首先是无法识别人脸。据西德尼回忆,手术后,他头上的绷带被解开时,他听到有人对自己说话。当他 将头转向声音传来的方向时,他看见的是一片“模糊”,然后他意识到,这应该是给自己做手术的医生的脸!他承认:如果没有听到人声,自己无论如何也不会意识 到那混沌不清的物体,竟然是一张人脸。
另外一个重大缺陷,来自于西德尼对距离的感知。他能正常地在房间中行走,因为他失明时期就可以利用触觉和听觉自如地完成这一切,。然而复明后,他站在三四 层楼高的阳台上时,他却以为自己伸手就能摸到楼下马路上的车辆。曾几何时,他借助拐棍就可以轻而易举地在车水马龙的繁忙交通中横穿马路,如入无人之境,; 而现在因为完全无法判断距离,他经常被迎面而来的车辆吓得魂飞天外,必须由格雷戈里和华莱士左右搀扶,才能勉强走过街道。除此之外,西德尼不具备任何立体 视觉的能力,譬如面对“尼克正方体”(Necker Cube),正常人能够在上下两种不同的视角之间转换,而西德尼根本无法将它看成一个三维的图像。
有趣的是,西德尼对于许多能够愚弄正常人的视错觉图片完全免疫。譬如当他看到“矮中见高”的图片时,他并未像大多数人一样错误地认为这四个人一个比一个 高。可见,他完全不具备普通人大脑中处理视觉信息的基本准则,譬如近大远小的概念,从而缺乏我们在日常生活中通过双眼认知、理解世界的重要能力。事实上, 孩子往往也不会被这类视错觉图片欺骗。换言之,从小失明的西德尼,在这方面的视觉能力还和孩子一样。
经过全面的测验,两位科学家发现,西德尼能准确识别颜色,对运动的感知也很正常。看来,与色彩和运动相关的视觉能力在婴儿时期,甚至可能在出生之前就发育 得比较健全了。相反,对复杂物体的识别与三维视觉则有赖于幼年视觉。那么,我们幼年所见到的一切究竟是如何塑造我们这部分的视觉能力的呢?

时机错过就不再
早在西德尼接受手术10年前,“神经网络之父”加拿大心理学家唐纳德•赫布(Donald Hebb)发表了名著《行为组织学》(The Organization of Behavior: A Neuropsychological Theory)。在书中,赫布不但肯定并强调了经历在神经网络发育中的重要性,还把它理论化并上升到细胞水平,成为后人解释经历与神经发育的经典模型之 一。
我们的大脑之中有着数以万亿计的神经细胞,它们彼此相连,形成难以想象的复杂网络。而神经细胞与细胞之间传递信息的效率大不相同。赫布提出,在早期发育 中,神经细胞之间的信息传递效率有着很大的可塑性。两个神经细胞之间交流越多,它们以后连接的效率就越高,反之就越低——颇有些“用进废退”的意思。这一 理论,后来被简化、提炼为“被一起被激发的神经元紧紧相连”(Neurons that fire together, wire together),这就是著名的“赫布法则”。
上世纪60年代,哈佛医学院的戴维•休伯尔(David Hubel)与托斯坦•威瑟尔(Tosten Wiesel)做了一系列在视觉发育领域异常重要的实验。通过这些早期研究,这两位神经科学家发现,在大脑中一个叫做“纹状皮层”的区域里,不同神经细胞 会分别对双眼接收的视觉信号产生反应。为了研究视觉经历在发育过程中的作用,他们选取出生不久的小猫,将它一只眼睛的眼睑缝合起来,又在数周之后拆开手术 线。结果发现,与从未被缝合过的眼睛相比,重见光明的眼睛接收到光信号的时候,只有寥寥无几的纹状皮层细胞作出了响应。换言之,那只被缝合过的眼睛在早期 没有接受足够的视觉刺激,所以丧失了对向大脑中的视觉信号处理中心高效传递信息的能力。
接下来,休伯尔和威瑟尔在小猫发育的不同时间段重复了这一实验。他们发现,如果在小猫出生后4~8周之间进行缝合,两眼之间的差别最为显著。而一旦过了这 一时期,缝合的作用就大大降低。而对于成年猫来说,哪怕将它的眼睛缝上一年,也没有什么明显效果。他们就此提出“关键期”(critical period)的说法。后来的科学研究证实,这种对外界刺激或早期经验格外敏感的关键时期在神经发育中比比皆是,视觉、听觉、语言习得以及运动技能中都有 它的影子。
进入到21世纪,磁共振脑功能成像技术的发展,使得人们可以直接对大脑活动进行观测,科学家们不需要再像休伯尔和威瑟尔那样必须打开头颅盖、插入电极才能 研究神经网络的活动,这就给予脑科学研究极大的便利。此时,一位叫做迈克•梅(Michael May)的加州男子为复明盲人的视觉提供了新的可能。与西德尼相似,他3岁时就因事故双目失明,直到46岁那年,依靠干细胞技术他才重新获得视力。手术 后,迈克出现了与西德尼非常相似的视觉缺陷——无法识别复杂的物体,尤其无法识别人脸。通过脑功能成像,加州大学圣地亚哥分校的艾奥妮•法恩(Ione Fine)与她的同事发现,正常人大脑中一块叫做“梭状回”的区域在对人脸进行识别时活性大增,可是迈克看到人脸时,这片脑区却几乎完全沉默。
原来,西德尼与迈克在视觉发育的关键期就丧失了绝大部分的视力,主管某些重要的视觉功能的神经元之间只有非常有限的交流机会,所以很难形成有效的连接。故 而,哪怕复明后他们的视网膜能正常接受光信号,未经发育完全的视觉神经系统却完全不具备处理这些信息的能力。当大量的视觉信息如洪水般涌入双眼,他们的大 脑不知所措,那个在黑暗年代中虽有缺憾却一切正常的世界,此刻却彻底颠倒错乱了。因此复明多年后,迈克仍然无法真正“看清”妻子的脸庞。
在神经系统的发育过程中,有一些机会一旦丢失,就可能永远也找不回来了。

盲人的世界,摸起来栩栩如生
生活关上一道门时,往往同时为你打开了一扇窗。
当幼年失明的人在视觉发育中裹足不前的时候,他们其他感觉系统的发育却有相当不俗的表现。我们都知道,盲人往往有着非常灵敏的听觉与触觉。由于视觉信号的 缺失,听觉与触觉系统在自己的发育关键期中可以获得相对来说更为丰富的经历,从而建立起异常强大高效的神经网络。它们甚至趁机扩张地盘,把本来应该用于视 觉信息处理的神经细胞据为己有。
科学家发现,当盲人用指尖触摸盲文的时候,在普通人脑中主管视觉的某些区域会积极地参与进去,因此当一位失明的女士在中风后视觉脑区受到损伤,她同时也失 去了阅读盲文的能力。同样,当盲人处理语言信息时,不但他们大脑中的听觉与语言区域被激活,连视觉皮层也一并活跃起来。这些相当有趣的现象告诉我们,我们 的大脑分区并不是僵死的,而是会根据我们生活或生存的需要作出必要的调整,而早期的感官经历,确实影响了我们终身。
更有趣的是,不同的感觉之间,不但能分享共同的脑区,有时候还能直接进行互相转化。还记得莫利纽克斯的问题吗?他认为,人体的触觉与视觉是完全分开的,通 过触摸能分辨球体与正方体的盲人,即便复明,也无法通过双眼来判断物体的形状。而西德尼与迈克向我们证明,这一推论,也许并不正确。
当西德尼与两位科学家与第一次见面的时候,他抬头看了看墙上的钟,准确地报出了时间。格雷戈里难以相信自己的眼睛:作为一个恐怕从未见过钟表的盲人,他怎 能读出时间?他立刻找护士要来一只闹钟,将指针设成不同的角度,而每一次,西德尼都能准确无误地报时。看到格雷戈里如此惊讶,西德尼掏出一只硕大的怀表 ——表上没有玻璃盖子。原来,在过去的几十年间,西德尼一直依靠触摸怀表的指针来确定时间。而在他复明后不久,他竟然能将自己触觉记忆中的指针角度与眼前 所见的指针角度迅速对应起来,将触觉知识直接转化为视觉知识。多年后回忆起这个瞬间,格雷戈里说:“起码对于我俩来说,那一刻,我们对视觉的认识发生了幡 然巨变。”
格雷戈里发现,事实上,只要是西德尼曾经通过触摸而感到熟悉的东西,譬如桌椅,他都能轻而易举地报出它们的名字。他能很快识别出小轿车的品牌与 型号,因为他曾帮姐夫洗过车,熟悉汽车的外形。他还能轻易认出大写字母和数字,因为他在盲人学校中学过利用触觉来识别它们。同样,迈克识别形状简单的物体 的能力也与普通人不相上下。
我们往往认为,除了某些奇妙而偶然的“通感”时刻,不同感觉之间是彼此孤立的。相似地,大脑有分区、不同区域行使不同功能的看法,也曾经主导了神经科学领 域。然而,西德尼和迈克所展示出的不同感觉之间迅速转换的能力,却使得科学家们从新的角度来审视我们的神经系统:大脑的整合能力、各种感觉之间融会贯通的 能力恐怕比我们想象的要强得多。而一些充满想象力的研究者甚至开始考虑,如果同时向盲人提供与听觉、视觉和触觉相关的脑电信号,也许能最有效地激活他们大 脑中对于外界世界的鲜明“图像”。

不同的复明人生
接受完手术后,西德尼的生活曾一度变得多彩而快乐。他参观了博物馆和动物园,他喜欢让羽毛柔滑的鸽子停在自己手上,他充满好奇地打量朋友在镜子中的影像, 他同时是一个非常可靠的研究对象,他总是忠实地描述自己所经历感受的一切。然而,西德尼也未能逃出抑郁的魔手,他很快开始对自己的视觉体验感到沮丧而失 望。作为一个成功生活了半辈子的盲人,他竟然在复明之后首次感到自己是个无法适应环境的残疾人!他变得得抑郁而痛苦,身缠重病,术后不到两年就去世了。
迈克的经历却迥然不同:在手术前他就很清楚自己所将面临的一切。术后,他坦然地面对困难,对新生活并未失望。7年来,他一直乐观而充实,继续经营自己的公司,继续享受他喜爱的滑雪运动——他曾是残奥会冠军,也从未停止对这个崭新的视觉世界的探索。
迈克复明时,格雷戈里已经80高龄。他在《自然》(Nature)上撰文,对此发表简评。在文章最后,他说:“迈克似乎向我们证明,当视力姗姗来迟时,快 乐的生活仍有可能。然而,要离开黑暗、拥抱光明世界,需要极不寻常的勇气,以及家人与朋友为了让他融入其中而给予的帮助。”——以及坚持、好奇心和数百年来许许多多的科学家们为我们积累下的宝贵智慧。

1. 科学家们已经证实,成人的神经系统也有可观的可塑性。